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序论:在您撰写化学工程与应用化学时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
关键词:培养模式 高等教育改革 工程教育 工程人才
中图分类号:G642.0 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2014.01.017
1 引言
目前,我国的工程教育占整个高等教育的三分之一以上,承担着培养大批创新型、应用型人才的任务。促进工程教育改革和创新,能够全面提高我国工程教育人才培养质量,培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才,为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势。沈阳理工大学应用化学专业始建于1948年,当时为表面处理专业。1993年涂装防护工艺专业成为国家教委第一批高等工程专科教学改革试点专业。1996年“金属腐蚀与防护”专业升为本科专业。2001年根据教育部专业目录调整为“应用化学”专业。其人才培养目标是:培养具有良好的科学、文化素养,能够较系统扎实地掌握并应用化学基础知识、基本理论,和基本技能,能够在涂料制造与涂装工艺、金属腐蚀与防护工程与工艺设计领域从事一定的研究,设计、开发、生产施工、监管及其它与工程相关的工作,具有较强的工程实践能力和创新能力的工程技术人才。围绕这一目标,专业进行了“实际工程为背景,涂料涂装、腐蚀与防护技术为主线,工程实践能力、创新能力培养为核心”的工程人才培养模式研究。对类似专业工程人才培养具有借鉴价值。
2 课程体系构建
按照我国工程教育专业认证标准(试行)提出的工程专业毕业生必须达到知识、能力和素质要求,基于上述人才培养模式及培养目标,构建由公共基础课、专业基础课、专业课及素质教育课构成的课程体系。
培养方案中实验学时800余学时,增加实践教学专用周达49个,从学生全面发展、可持续发展所需基本能力、专业基本能力到培养本科工程人才所需工程实践能力,创新能力,从大学一年级开始到毕业,层层递进,培养学生工程实践能力和创新能力。
3 教学内容改革及教学方法改革工程型人才培养
任何先进的教学理念都要直接通过先进的教学方法来实现。以“如何教”的思路来安排和完成知识的传播和讲授,还是以“如何学”的视角制定个性化、特色化的教学内容是教学方法改革的重要问题。改革中,教师需将“以教为中心”转到“以学生学为中心”,尊重学生个性发展,让课堂“活”起来,让学生“动”起来,使学生体现出学习的主体性、主动性和创造性。
3.1 利用课程群建设对知识点进行整合
课程群建设可利用相邻课程在时间和内容上的衔接关系压缩重复内容,减少课程学时数,并利用课程内容上的关联性相互支撑和强化。如金属的结构与性质在无机化学、结构化学、材料化学,金属学、金属腐蚀与防护及涂装工艺等多门课程中学到。改革中,要研究这个知识点在哪门课程中讲、哪门课程中不讲或简述,使学生认识到知识的完整性、关联性和必要性,提高学生应用基础知识解决专业问题的能力。
3.2 充分利用现代信息技术,更新完善教学内容
教学内容不仅包括基础知识、基础理论、成熟的技术,还要及时补充先进的生产设备、仪器、生产技术与方法。教学内容的选择以“实际工程为背景、涂料涂装、腐蚀与防护技术为主线”。要充分利用现代信息技术,借鉴国内外改革成果,收集原版外文书籍,搜索最新的文献资料,图片、制作网络电子教材;或者利用作业,论文等方式让学生查阅相关知识的实际工程背景,让学生了解科学与科技的进步。
3.3 以“实际工程为背景,涂料涂装、腐蚀与防护技术为主线”设计教学内容
结合生产生活实际、以实际工程为背景、涂料涂装、腐蚀与防护技术为主线的教学方法改革在多门课程中进行。学生在课堂上了解所学知识的应用背景,了解实际工程中可能遇到的问题,学习应用所学知识、所学技术去解决工程问题,学生了解所学有用,有动力学。
3.4 在教学中坚持以教师为主导,以学生为主体
教师在教学中以学生为主体,去设计、组织、实施和评价教学过程,为学生个性发展提供条件,创造环境,从而引导、激发学生的学习兴趣和求知欲。即重视教法,更重视学法。倡导尊重和激发学生的自主性、自觉性,因人而异,因势利导,培养学生的创新意识、自主思维和综合能力。为他们形成终身学习的能力打下良好的基础。
3.5 企业进课堂
专业连续多年实施“企业进课堂”教学改革。企业工程技术人员与教师共同备课,研究教学内容,并把企业中现存问题在课堂中讲给学生。看到国内产品与国外的差距,激发学生的责任心;问题的研究解决,提高学生应用所学知识解决生产实际问题的能力。以竞赛结课,企业工程师与教师做评委,使学生早日面对竞争,面对企业的需求。“企业进课堂”,学校突破了传统的以学校和课堂为中心的教学形式,把教学活动与生产实践紧密结合,将企业一线的工程技术人才引入课堂,使学生接触到最新最先进的生产环境,并将专业理论知识在生产实践中运用,形成了学校和企业的“双课堂”。
4 结束语
应用化学专业近十年来不断完善人才培养方案,以工程技术为主线,强化学生“腐蚀防护与涂装”的工程实践能力、工程设计能力。以实际工程为背景进行教学方式、方法改革,采用项目式、探究式、讨论式等教学方法教学,提高课堂教学效率,提高学生应用知识解决问题的能力。取得了良好的教学效果。
关键词:MATLAB 化学工程 工艺实验 数据处理 应用
化学工程与工艺学科是我国重要的学科之一,在化学工程中,化学实验起着重要的作用。化学实验的好坏严重影响着化学工程的建设。而数据处理过程又是化学实验中的重要组成部分。对程序中的数据进行有效的处理有助于化学实验的研究与开发。然而以往的数据处理方法基本上都是人工处理,这种处理方法既浪费时间又浪费资源。因此,开发新的化学数据处理方法成为我国化学工程研究的重点,而MATLAB软件就是新型化学数据处理方法之一,也对化学工业的发展起到巨大的作用[1]。
一、化学工程和工艺中的实验数据处理
化学工程实验是化学工程的重要组成部分,也是化学实验人员进行数据处理的重要手段。化学实验与其它的科学实验不同,其主要强调实验的结果是否可以反映一定的化学现象并且处理一定的化学问题,化学实验对人类的生活有一定的影响,其结果可以解决社会上的一些化学工业问题,并为化学工业的进行带来方便[2]。可见化学工程实验在化学工程中的重要性。但是以往的化学工程实验需要用人工处理法对大量的化学数据进行处理,由于数据的繁多和复杂,使得处理过程十分困难,并且实验需要运用大量的时间,也会耗费大量的人力及物资,这样的实验方法过于陈旧,已经不能满足社会对化学工程的需求。然而,随着社会科学的不断发展与完善,人们生产出的计算机已经完全可以代替以往的人为处理数据方法,使化工实验变得简单易行,并且可以大大提高处理化学数据的实验效率。
数据处理是化学实验中的重要组成部分,化学实验的实现主要通过进行大量的数据处理得来。数据处理并不简单,需要将大量的数据进行运算,从而得到合理的化学实验结果,但只是单单的运用人工运算方法,耗时耗力,而运用计算机进行化学数据的处理却可以很好的解决这一问题。
化学工程与化学工艺的基本组成部分是化学实验,化学实验的主要目标是根据有效的化学实验数据对生活中出现的一些化学问题进行合理的实验,从而得到合适的解决办法[3]。但在进行化学实验过程中,会有很多的限制因素,因此,实验人员需要在考虑这些限制因素的基础上进行数据处理,从而得到与实验现象相符的数据,只有这样才能更好的解决化学问题。
对于不同的生活现象有不同的化学实验验证方法,而不同的实验方法的难易程度不同,大多数的化学实验都是比较复杂且不易实行的,化学的数据之间有着多种多样的联系,这种联系往往不能单单从表面就被看出,需要经过大量的复杂的运算后才可进行进一步的观察[4]。而这就造成了处理数据需要运用大量的人力资源,并且对一些难理解的数据进行合理的分析也是比较耗时的工作。但如果应用计算机对实验中产生的一系列数据进行整合,将无效的甚至对有效数据有所干扰的数据进行消除,就可以留下有用的数据进行实验处理,这样的做法可以使数据结果非常精准,并且可以节省数据处理时间。
二、应用MATLAB进行化学工程与工艺的数据处理过程分析
MATLAB软件是化学工程实验中所运用到的一种先进的软件,这种软件可以进行编写化学程序、化学数据运算、数据结果运行等,并且可以运用高科技的技术进行化学计算得到有效可靠的数据,再对化学现象进行分析,从而得出合理的化学结论[5]。MATLAB软件的好处有很多,其中最主要的是操作简单,易懂、易学、易会,并且其操作界面比较人性化,有易于操作人员进行有效合理的操作,可以使以往复杂的计算过程变得简单易行,并且使计算结果比以往的更为精准,还可以减小误差。
MATLAB软件运用一种特殊的简单的程序语言对化学实验现象进行编写程序。其应用范围非常广、内部功能非常多、程序便于维护、利于编写程序,并且可以拥有多种平台的操作系统等。这种软件是化学工程实验中的重要软件,在对实验的数据处理上,发挥着重大的作用。这是化学工程及工艺中的重大突破与创新,也是化学工程学科未来的发展方向。
1.画程序图
对于不同的化学实验需要有其不同的数据处理过程,也有其不同的程序图、程序中所应用到的各种公式等,这些影响因素决定了实验的难易程度。一个实验拥有一个与之相符的独特的程序,也只有这一程序可以对其对应的化学实验进行很好的描述。但是,不论怎样的实验都有其共同点,下面就是对于大多数化学实验的总程序图。
图一 实验数据处理总程序图
2.编写程序
2.1输入数据
输入数据时,主要应用的函数是INPUT,应用INPUT将化学工程中有效的数据输入MATLAB软件的程序中,MATLAB再对数据进行处理,得出相应的结论。下面以温度为例对数据进行输入,其主要实现形式是:t=input,即表示系统要求程序输入温度值。但被输入程序的主要数据都是成组出现的,只有这样才会形成有效的程序处理系统。这种系统的处理数据能力高,处理速度快、处理效果好。
2.2处理数据
通常情况下,对实验所需数据进行处理需要先将数据进行整合,使程序模型被整合成一条连续的曲线形式。而对于不同的程序有其不同的整合方法,这里,对常见的整合方法,最小二乘法进行分析。
应用最小二乘法对数据x和y进行整合,是使x和y得到相应的函数关系式y=f(x),其主要思想是使残差的平方 2在定值x上最小。在进行数据测验时,经常会出现误差,最小二乘法不需要整合后的关系式y=f(x)经过所有的x点和y点,只需要残差平方的总和数最小。这证明最小二乘法最适于整合数据。这些方法都是MATLAB软件中所应用到的处理数据的方法。
2.3建立数据库
由于数据是在特殊情况下得出的,但是在实际的生活中,往往不会碰巧与数据相一致,而是会与实验数据有一定的偏差,这就需要技术人员将不同情况下的不同数据进行整合后,得到相应的关系式,即当程序输入一定的数据后,程序便会根据该数据进行及时的分析与运算,得出相对于输入数据的输出值。这就是数据库的建立过程。
三、总结
将MATLAB软件运用到化学工程与工艺中去是我国化学工程中的重大突破,MATLAB软件可以将复杂难懂的数据自动进行分析、整合,并得出有效的合理的数据进行程序设计。这种方法可以节省大量的人力、物力、时间等,并且最终处理数据的结果将更加准确,更便于在化学工程中使用。可见,MATLAB软件在化学工程及工艺中的重要作用。
参考文献
[1]房鼎业,乐清华,李福清主编.化学工程与工艺专业实验[M].北京:化学工业出版社,2009
[2]李丽,王振领编著.MATLAB工程计算机应用[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[3]黄华江编著.实用化工计算机模拟———MATLAB在化学工程中的应用[M].北京:化学工业出版社,2009
【关键词】案例教学法 化工 工程教育
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)05-0014-01
一 案例教学法的由来及其发展
《化工过程分析与开发》是我们面对应用化学专业一年级研究生开设的一门专业课,具有较强的综合性和应用性。近三年,我们在该课程教学中采用案例教学法,受到了学生的好评和喜爱。案例教学法并非新鲜事物,早期即被教育家们自觉或不自觉地广泛使用。约2500年前,中国的孔子和希腊的苏格拉底分别采用启发式和问题式教学法,可以被认为是案例法的雏形。现代的案例教学法以哈佛大学为代表,最初应用于法学,后被推广到医学和管理学等学科领域。20世纪末形成的建构主义学习理论则在很大程度上为案例教学法提供了相应的理论支撑。现代案例教学法的一个主要特征是突出学科特点和学生就业后从事工作的职业特性,以培养具备职业素养、具有解决实际问题能力的人才为导向,把教学与实践紧密地结合起来。近十年来,随着对高等院校培养实用型工程技术人员要求的提出,特别是“卓越工程师”计划的实施,国内高等教育工作者对案例教学法在工科专业教学中的应用进行了大量的理论研究。
二 有效实施案例教学法的方法
主要从一个“实”字出发,针对如何把案例教学法落到实处、收到实效,对这三年中摸索的一些具体做法进行总结。
案例是案例教学法的核心。如何在完成繁重的教学和科研任务的同时,形成丰富、高水平和具有实效性的案例群,对高校教师是一个挑战。我们根据任课教师自身的特点和优势,主要从三个方面寻找案例素材。
第一,来自于教材和传统工业的经典化工过程。这些案例都经过了多年的发展,工艺往往比较成熟,适合用来引导学生入门。此类案例极为丰富,而且都有详尽的描述和解释,可以用来建立基础的案例库。根据化学工程和应用化学专业的学科特点,案例教学法的目的是让学生养成从工程的角度看待和描述问题,而不仅仅是解决问题的习惯,即“授人以渔”。因此,在具体授课过程中,从实际教学需要出发,求精而不求全,避免为了案例而案例。我们从《化工过程分析与设计导论》教材中选取了合成氨和庚烷提纯介绍过程设计的总体思路,选取海水脱盐、流体管内流动分别介绍建模和无量纲分析两种重要的设计手段。针对这几个具体案例,采用课堂讲授为主的形式,把相关的问题搞透搞细。
第二,来自于专业教师的在研项目。我们在每个班次一学期的教学中,安排三位老师分别就自己的科研项目中提炼一个案例,一般包括一个自然科学基金项目和两个横向课题。我们将学生也分为三组。每一个案例首先由教师利用两个课时进行讲解和介绍,然后由一组学生用两周的时间按照要求完成设计任务,并以墙报的形式提交作品,最后再利用两课时进行学生间答辩和讨论以及教师的点评。这些在研课题中抽取的案例具有真实性和前沿性,也是教师最熟悉的领域。教师最有把握掌控该部分内容,能够做到深入浅出,给学生以最到位的引导。
第三,来自于学生学科竞赛。化学工程与工艺专业本科生每年暑假参加省级和国家级的大学生化工设计竞赛,由主办方委托专家命题,近三年分别为CO2的捕捉及综合利用、甲醇制烯烃(MTO)和C4组分综合利用,都是我国化工行业中正在大力发展或推进的综合性项目。本课程授课老师负责指导该系列竞赛并担任初赛和决赛评委。在准备作品和参赛、评分过程中,教师会对可能的产品路线、技术路线、生产工艺以及项目设计中容易出现的问题有一个较为全面和深入的了解。在学期初,我们即安排在竞赛中获奖的学生团队在课堂上进行PPT作品展示,一般包括项目背景介绍、工艺流程、设备设计和选型、厂址选择及厂区布置、经济评价、环境保护以及3D动画厂区展示等内容。然后把该项目布置下去,要求每名参加本课程学习的研究生在学期末完成一个较为完整的作品,并进行PPT展示和答辩,作为成绩考核的主要内容。
参考文献
[1]陈越.建构主义与建构主义学习理论综述[J].惟存教育,2002(6)
[2]谢志江、孙红岩、蒋和生等.案例教学法在工科教学中的应用[J].高等工程教育研究,2003(05)
[3]冯静.基于准案例教学法的工科教学新模式[J].高等教育和学术研究,2006(3)
关键词:化学工程与工艺;专业;就业方向
化学工程与工艺专业是一个极富创造性、挑战性的重要工业领域,能在化工、石油、能源、轻工、冶金、医药、微电子生产、食品和环保等多领域行业,从事产品的研制开发与评估、过程工艺与装置的设计放大、过程科学研究、高等工程教育、生产过程的控制及经营管理等方面工作的高级工程技术、教育教学和管理营销人才,具有技术密集、人才密集、资本密集的特征,特别是二十一世纪的化学工业在向“绿色化工”方向发展的同时,对知识的交叉渗透、产业的相互交融提出了更宽更深的要求,该专业就是为了适应面向二十一世纪化学工业发展而设置的一个厚基础、宽口径、适应性强的大专业。本专业旨在培养德、智、体全面发展,具备在工业界、科技界、政府及行业机构中担任重要职务的基本素质,掌握化工生产技术的基本原理、专业技能与研究方法。
通过上述阐述,我们简单了解到了化学工程与工艺的定义,在一些重要领域的关键作用。下面就让我们分开来解读化学工程和工艺在哪些领域起到了什么作用,在工作中,如何将资源更好的利用?
化学工程与工艺就是研究化学工业生产过程中的共同规律,并用化学方法改变物质组成或性质来生产化学产品的一门工程W科。简单来说,也就是化学在工程实际中的应用。该专业主要开设高等数学、无机与分析化学、有机化学、物理化学、高级语言程序设计、化工原理、化工热力学、化工分离工程、仪器分析、化工设计、化学反应工程、化工工艺等课程。其中英语、化工原理、化学反应工程、高等数学为学位课程,参加省自学考试。
化学工程与技术学科是从19世纪末由于化学品大规模生产的需要而形成和发展的。当时,为了化工生产的高效和大型化,根据典型的化学工艺和设备中出现的一些具有共同属性的工程问题,形成了单元操作的概念。20世纪50年代后发展的传递过程原理和化学反应工程使化学工程学科上升到了新的阶段。人类穿的各种合成纤维的衣物,吃的各种食物的包装加工,住的房屋的水泥钢材,以及人们开车所用的石油天然气,都是化工研究的方向。中科院院士陈洪渊就曾经评价化工产业为“国之重器”,能创造出数千万个“新物种”。譬如说,1909年哈伯发明的合成氨技术使世界粮食翻倍,解决了世界上一半人的温饱问题。1995年我国的化学纤维产量为330万吨,其中90%是合成纤维,这一化工技术的应用,使大多数人免于挨冻。
当今社会,化学工程与工艺也应用到多个领域,如分析化学师、食品化学师、化妆品研发员、医药技术师等职业,这些职业你肯定听说过,但不一定想到他们与化学工程与工艺专业相关。总体来说化学工程与工艺专业的就业领域还是相当广泛的。毕业生能在化工、能源、信息、材料、环保、生物工程、轻工、制药、食品、冶金和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作。一般主要的主要就业方向可以从一下几个方面来看:
首先,可到科研院所、高等院校从事化学工程与工艺相关科研、教学等工作。不过这需要该专业学生具备一定的科研水平和较高的学历。
其次,到化工类、石油类、轻工类、车辆化工、建筑机械、制药、食品、涂料涂装等相关的科研单位、企业、公司从事应用研究、精细化工产品的开发、设计、生产技术和科技等工作。化工行业有很多知名的企业如美孚、壳牌、巴斯夫、中石油、中石化等。当然,除了这些大企业外,一些冶金、化纤、煤炭、橡胶等化工企业也是毕业生不错的选择。化工行业是个讲究经验和积累的行业,技术和经验是技术型人才的资本,对于刚走出校门毕业的学生来说,一般需要一个相当长时间的经验积累,从基层做起,让理论和实践充分的结合后,才能谋取个人职业更好的发展。
再次,可以在相关化工类企业从事销售、管理等工作。除了走工艺、研发、质量检验等技术人才的道路外,该专业复合型销售和管理人才在人才市场中也特别受欢迎。关键是如何取得化工类技术以外的教育背景和从业经历。化工贸易、管理人才基本都需要是化工专业出身,同时熟知贸易规则和单位业务,还必须具备耐心细致,和较强的语言表达能力。
国家教育部曾公布的化学工艺与工程专业就业状况显示,该专业2013年全国普通高校毕业生规模在28000-30000人,近三年全国就业率区间在90%-95%之间,属于就业率较高专业。
据调查,相关从业人员都表示,化工专业毕业生要找到一份工作并不难,但找什么样的工作就因人而异了。由于化工各个方向分类较细,各个大学都有自己擅长的专业方向。如有些学校侧重石油化工、煤化工;有些侧重医药化工;有的则偏重金属冶炼或精细化工等。另外,还有一些人对化工就业存在这样的误区,担心学这个专业毕业后要去挖煤、炼石油。实际上,传统的石油化工、煤化工只是其中的一个就业方向,如果你对这个方向不感兴趣,还有更广泛的领域可供选择。如可以选择和人们生活息息相关的精细化工,我们用的洗发水、洗面奶、沐浴液的研发生产都是化工的主要就业领域。还有食用油、巧克力等食品加工企业,香水、化妆品、奢侈品制造等也是化工很好的就业方向。目前我国经济建设水平不断提升,涉及综合技术项目的开发工作节奏也显得急躁起来,对于化工专业建设工作人员来说,需要联同系统性的设施布置和先进实验验证项目开发,积极稳固综合人力资源的开发动力,为我国相关行业的发展提供更加优质的贡献力量。
除了化学工程与工艺在工作上的应用外,可以说,我们日常生活中的“衣、食、住、行”样样都离不开化工产品。化学工业已经成为国民经济重要的基础性产业,它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供保障和配套服务。同时它还是工业经济中最具活力,有待开发且竞争力极强的一个行业。老人常说,“三百六十行,行行出状元”,不管研读什么专业,都有一定的优势和特点,只要潜心学习,任何领域都可以走出一片辉煌的天地。
参考文献:
关键词:绿色化学;工程工艺;化学工业节;应用
工业是国民经济的基础,随着社会经济的不断快速发展,对于工业生产也提出了更高的要求。然而,当前我国工业发展面临着资源价格飞涨,环境污染日益严峻的情况,这也使得全社会对于工业生产越来越关注。怎样有效的处理好工业污染物,防止其对环境的二次污染,怎么有效的利用好数量庞大的生活废品,是当前许多学者都在研究的问题。绿色化学工程是在社会迫切需要的情况下诞生的新型项目,这个项目的目标是:对日常化学生产当中的一些资源浪费及环境污染进行有效的处理,从而使得化工污染得到有效缓解,化工生产过程中的资源浪费得到很大的改善。
一、绿色化学工业的概念
绿色化学又被称为无污染化学,以此为理念而开发出的技术就是绿色化学工程技术,采用化学原理从根本上降低化学工业对环境造成的破坏。化工业发展的基础是绿色化学工程,它已成为了未来化学工业发展方向的重要研究目标之一,绿色化学具有以下两种特性:首先,绿色化学的根本思想在于保护环境,使自然资源可持续发展,让人与自然之间的关系和谐,人们对环境造成的破坏促使了对绿色化学的研究;其次,绿色化学是将环境改变的技术,发展下的绿色化学技术以逐渐可以应付各种环境下对自然的破坏。从根本上来说,绿色化学是预防环境污染;而环境化学则是对污染后的环境进行改善和治理。两者之间是根本不一样的,在最终目的上也是千差万别的。
目前,对绿色化学进行研究的重要发现和实践活动为绿色化工技术。基本原理是采用原料中的原子进行转化,这就使化学工业在进行工作时不会产生污染物,达到对化学工业污染物的零排放。并且,在进行化学工业工作时,不使用任何具有危害性和毒性的原材料,这样可以生产出对环境不造成破坏的产品。这种技术目前处于理论状况,但是在众多科研人员的努力探索下,还是可以逐渐实现此种设想的。
二、绿色化学工程与工艺的开发
在传统化学的生产过程中,在有毒、有害物质的处理上存在较为严重的滞后性,因此导致化学工艺一直处于被动生产。应用这样的化学工艺对污染物进行处理无法取得理想的效果,资源优化也无法得到有效实现。化学工艺的应用不但导致化学生产污染物成本提高,还导致污染物处理效率严重下降。绿色化学工程的应用可有效弥补传统化学工程中存在的缺陷,其通过对相关科学技术及先进方法的利用,对化工生产相关污染物进行除尘、脱硫等处理。绿色化学工程与工艺具体实施方法主要有以下几种。
(一)采用绿色化学原料
在化工生产工艺及具体流程中,化学生产原料是起着决定性作用的主要因素,在传统化学工程中,所用原料大部分为不可再生能源。采用这些原料不但大大提高国家不可再生能源的消耗,同时还导致污染物的排放量大大增加,加重生态环境污染程度。将绿色化学原料作为化工生产材料是绿色化学工程重要研发内容之一。在化工生产过程中,可使用绿色化学物质、自然物质等无染污、可再生的化学原料。典型的绿色化学原料主要有芦苇、苞米杆、纤维植物等。将这些作为原料投入到化工生产过程中,可使其转化为酮、醇、酸类等多种化学品。在整个转化反应过程中,这些原料仅会产生一定量的氢气,而不会有任何一种有害、有毒的物质产生。
(二)提高化学反应的选择性
在化学工程的物质反应中,化学反应作为必不可少的重要组成部分存在。所有化学原料的转化均是需要化学反应才能得以实现。在化工生产过程中,合理选择有效的化学反应形式可有效促进化学工程生产效率及质量得到提高。对化学反应产生影响的因素有很多种,反应原料、环境、时间、特点等均会对化学反应产生不同程度的影响。在化学生产过程中应用最为普遍的反应形式为氧化反应。在氧化反应过程中会有大量的热产生,所有化学原料均会在热的催化作用下发生变质,因此会大大降低化学品的生产质量。在绿色化学工程中,应用新型的反应形式,这种新型反应形式为烃类氧化反应。这种反应形式的应用不仅可促进催化物反应催化能力得到提高,同时还可有效促进生产物同分异构反应时间增加。
(三)使用无毒无害催化原料
随着化学工业发展速度的不断加快,将化学反应合理的应用于化工生产过程中已经成为促进工业可持续发展的重要前提之一。在化学反应过程中均离不开催化剂的使用。将催化剂应用于化学反应过程中,可有效加快反应速度,缩短法宁时间。所以,在化工生产过程中使用无毒无害的催化原料成为推动绿色化学工程与工艺不断深入发展的重要前提条件之一。目前,我国相关部门已经高度重视对催化原料的选择及应用进行深入研究。越来越多的催化剂得到开发和研制,化学反应过程中使用的催化原料不断得到改善,分子筛除催化剂等优良催化原料在化工生产过程中的应用越来越广泛。无毒无害催化原料的應用可有效提高化学反应效率,降低能源消耗量,同时也可减少环境污染。
三、结论
化学工程与工艺的发展不仅影响着现代社会的发展,而且有助于环境友好型社会的构建。当前世界面临着资源和能源的短缺,社会经济的发展不能以牺牲环境为代价,这就需要化学工程与化学工艺共同发展,满足我国资源节约和环境保护的需要。化学工程与工艺的行业领域需要积极配合国家提出的可持续发展战略。转变可持续发展的概念。重视化学工程与工艺发展的环保性,转变传统的化学工程与工艺,减少环境的污染,积极开发新能源,走环境友好型道路。
参考文献
[1]艾宁,计伟荣,项斌,等.化学工程与工艺专业人才培养模式改革的探索与实践[J].化工高等教育,2009,26(6):28-31,35.
关键词:化学工艺;绿色化工;技术应用要点
0引言
近年,社会公众的环保意识逐步地提升,国家也大力地倡导在社会中发展绿色经济,建立友好型的工艺技术。在这种背景下,绿色的化工技术就被研发出来,其中绿色技术更多的是指在传统的化工产品生产期间,减少对外界环境的污染,降低资源的消耗,实现技术的可持续发展。
1绿色化工技术的重要性分析
化工企业在生产化工产品期间,应用绿色技术来避免生产过程给外界环境带来的破坏和污染。尽量地去降低能耗,使用节能环保的材料,这样才能够使公司在激烈的化工市场中,获得独特的竞争优势。从原材料运输到工厂,然后再将原材料运输到生产线上,在各作业环节加强控制,使化工产品的生产走向环保化。利用零污染、低耗能的技术,来减少污染物的排放,进而全面提高化工企业内部的制造技术水平。在印刷和药物的生产领域中,都会应用一些绿色化工技术,此时该技术就为国内的化工行业指明了未来的发展方向。
2绿色化工技术在化学工程中的应用分析
2.1合理地选择催化剂
在化工产品的生产领域中,使用大量的催化剂(如图1所示)会显著地提高化学反应的效率,进而加快化工产品生产的速度,可以明显提高整个化工产品的经济效益。因而,化工企业应该根据实际的化学反应状况,以及根据生产出来的化工产品特性,来选择催化剂。此外,还要避免化工产品所形成的副产物被随意地丢弃、排放,而造成化工产品的副产物危害到外界的环境。此时,要重点去管控好催化剂的使用,应用一些无毒无害催化剂。在此基础之上,还要加强对各废弃物排放管控,应该结合实际的要求,来选择催化剂材料,选择毒性不大,而且危害程度较低的材料,才能够保证化工产品的生产绿色化。
2.2应用没有污染的化工原材料
科学地选择化工材料是降低化工污染的一个有效的方法,通常情况下,社会公众都会认为化学合成物大多都是化工原料,并且认为大多数的化合物都有毒性,会对人体产生较大危害。随着近年国内科技技术的飞速发展,一些化工原料被研制出来,有些化工原料是从农作物和植物中提取出来,它可以替代化学的合成物,来充当化学产品的制剂。因而,选择危害较小、绿色环保材料,从源头上去抑制化工的污染。在生产期间,确保化学制剂使用合规,避免使用那些毒害较大、污染较大的化学药品。
2.3科学选择化学反应
在化工产品生产期间,要求能够使用一些高效的化学反应,才能够提高化学反应效率。通常化学反应都会产生副产物,而对外界环境带来污染破坏。此时,公司要综合考量化学反应经济性和环保性,来实现降低污染的目的,这也是当前绿色技术的一个重要组成和应用的目的。公司综合考虑经济成本、经济效益和污染问题,应用合理的化学反应方法,来实现控制化工污染的目的。
3绿色化工技术的应用分析
3.1应用清洁的生产技术
化工企业应用比较清洁的技术,能够有效地减少生产过程的污染,例如,通过一定的处理设备,来降低化工产品的粉尘、废气,对废弃物进行回收利用,这样会实现资源的高效使用,也能够减少固体垃圾的产生。当这些化工的污染物进入到地下水和土壤中,会扩大污染的范围。有些工厂内部有大量的悬浮颗粒物的粉尘,这些粉尘就会形成粉尘污染,空气中的固体离子增多,当吸入到人体内部会直接导致心肺病的产生。因而,要科学地处置生产现场的粉尘和废弃物,来实现环保生产的目的。
3.2应用生物技术
将新型生物技术运用到化学制品的制造中,例如可以运用基因工程技术、生物技术和细胞工程技术,利用生物体内部所产生的生物酶,来作为化学反应的催化剂。将生物化工的合成技术作为当前化工产品的一个主流技术,可以实现绿色生产的目的。生物技术中的膜技术是仿生学的一个重要技术组成,它也可以实现再生资源的循环利用,来形成化学品。绿色的生物技术需要从动植物内部提取相应的原料,例如,煤炭、石油等都是由生物经过数万年的生物化学反应,而形成的能源原料。在当前的一些化学反应中,会使用生物酶作为催化剂,这种催化剂的催化效率显著地要高于化学试剂的效率,这样生物酶作为催化剂,可以实现环保生产、无污染生产的目的。并且化学的反应比较温和,形成的副产物对外界环境危害较小。
3.3利用友好型的环保产品
在化工生产过程中,产生的污染物会直接影响到人们的日常生活。因而,在使用环保产品期间,要尽量地避免使用那些高污染的产品。汽车在行驶中可以燃烧生物柴油、生物汽油,这些生物材料的生产制造不会对外界产生较大的污染。同时,生物酒精汽油燃烧时对外界的环境破坏力度较小,有些化石燃料内部有大量的硫化物,在燃烧之后,会产生二氧化硫,会直接危害到大气的平衡,以及会给国内的大气带来破坏。社会公众平时会使用一些塑料的产品,塑料的包装袋,这些塑料袋的使用会给人们的生活带来便捷。当人们使用完了之后,就会将这些塑料袋随意丢弃,塑料袋难以分解,分解时间会长达数百年,会给社会环境带来极大的影响,也会形成大量的固体废弃垃圾。因而,需要对现有的化工技术进行转型升级,生产一些环保型的乙醇汽油,可降解分解的塑料,供为大众使用。例如,化工产品生产单位将其经营的重心转移到绿色产品生产上,大量的使用农作物植物,作为原料的提取材料。在生产期间,可以使用甘蔗来提取乙醇,作为稀有的原料物质。
3.4清洁生产技术的应用
当前国内的清洁生产技术已经被应用到金属冶炼,海水淡化等各个行业中,应用的清洁技术生产的有害物质不多,而且清洁技术会直接将废弃物排放控制在环保的要求标准内。在海水淡化工程中,应用环保清洁的方法,来在海水中去提纯淡水。淡水是人们基本的生活用品,社会对于淡水需求量较大,然而国内淡水资源却偏少,这是利用海水淡化技术,为人们提供丰富的淡水资源。在生产淡水期间,利用环保型的化学制剂,来提纯淡水、蒸馏淡水,这种化学试剂的危害都较小。
3.5优化改善现有的化工工艺流程
在化工产品生产期间,企业要转变现有的生产方式,改变过去仅仅依靠一个装置给各个设备供热的模式,可以给厂房的顶层安装太阳能电池板,来利用太阳能为化工生产线提供电力来源。此时,化工产品的生产单位也可以购置余热的收集装置,利用该装置,可以将生产线上的各类热收集。然后,对这些能量进行转化,进一步地转化为电能,来为生产线进行循环的使用。
在生产化工产品期间,也可以利用电机驱动的方式,来作为生产线的电力来源。应用变频的电动机,会降低电能消耗,有些电机在开机时浪费的能源较多,此时应用变频电机控制电机中的频率,来减少电力能源的浪费消耗,也能够使整个生产线变得更加稳定。在生产环节中,会产生许多化工副产物,这些副产物对外界环境有一定的污染。但是通过将这些副产物的回收利用,可以提高公司的经济效益。
一、用真情和爱心唤起学生成功的欲望
无数实例证明:同一个学生,在惩罚他的教师的课堂上,思维迟钝,整个学习处于被动状态。而在关爱他的教师的课堂上,积极发言,表现出对这门课浓厚的学习兴趣。这就告诉我们,要想使自己的教学顺利而有效地进行,必须了解、尊重学生的感情,用真情和爱心与学生平等相处,努力成为学生的知心朋友,使他们亲其师信其道,从而唤起他们成功的欲望。
二、成功教育的关键――学生学习兴趣的培养
我国古代教育家孔子指出:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”,“乐学”是学习的最高境界。有了乐趣就可能成功,而成功又会给学生增添乐趣。可见教学能否最终成功,兴趣的培养是关键。
(一)充分利用化学学科的特点,激发学生的学习兴趣
化学学科的特点是实验多,包括分组实验、演示实验、家庭小实验和兴趣实验,而这些正是学生感兴趣的焦点。教师可根据情况,适当地对实验进行改进。如在介绍碳酸根离子的检验时,教师为学生准备仪器和盐酸,学生自己准备一些鸡蛋壳来亲手进行实验,来验证鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙。这样可以增加学生动手的机会,让他们有成功的体验。
另外,让学生充分意识到生活中到处都有化学。如做馒头用发酵粉是怎么回事,为什么家里的铁门要刷油漆等等。这样学以致用,学生不仅牢固地掌握了这些知识,还增强了解决实际问题的能力,从而激发了学生的学习兴趣。
(二)为每个学生创造成功的机会,保护好他们学习化学的兴趣
苏霍姆林斯基说:“成功的欢乐是一种巨大的情绪力量,它可以促进儿童好好学习的愿望。”试想:如果一个人在做某件事时,总也享受不到成功,怎能以饱满的热情去投入进去呢?这就要求化学教师的教学应该因材施教,根据学生的不同水平,制定恰当、合理的目标,使他们经过努力都可能成功。另外,学生在考试中,可能由于种种原因失败,教师应及时帮助学生分析失败的原因,为学生创造再成功的机会,保护好他们学习化学的兴趣。
(三)兴趣的培养需对学生进行励志教育
有部分学困生认为学习化学没有用,他们只想混个毕业证即可。针对这种情况,我们可以利用化学史教学介绍科学家的轶事,像制碱先驱侯德榜如何研究制碱原理,用这些名人对科学不懈的追求,感染学生,把厌学现象消灭在萌芽状态。
三、改进教学方法,引领学生走上成功之路
在社会飞速发展的今天,作为初中化学教师,我们必须清楚意识到:初中化学教学的目的不是培养化学人才而是培养人。教学一定面向全体,让不同层次的学生都获得一定的化学知识。例如在讲到溶液和化学方程式的综合计算题时,要求能力较强的学生不但掌握一般的此类计算题,而且还要掌握含杂质的和涉及到质量守恒定律的计算;而对那些能力较差的学生,只要求他们掌握基本公式计算,即溶质质量分数等于溶质质量除以溶液质量,溶质的质量从化学方程式中求出,而溶液的质量已知给出。
其次,教师应为学生创设良好的质疑氛围,古人云:“学贵有疑,小疑则小进,大疑则大进”,“疑”是人们打开宇宙大门的金钥匙。在教学过程中,应鼓励学生多提问,帮助学生树立发现问题的信心,给学生提供自我思考,自我实现等积极的情感体验。